DE826317C - Richtstrahler mit dielektrischer Wellenleitung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Richtstrahlersysteme, und zwar auf Hornrichtstrahler.

Wie bekannt, werden sektor-, pyramidenförmige und konische Hornstrahler in großem Maße benutzt zur Energieerregung eines passiven Strahlerelementes, wie z. B. eines parabolischen Reflektors oder einer Linse, und zum Empfang von Energie von demselben. Im allgemeinen sind diese sich nach außen erweiternden Hörner nicht gänzlich zufriedenstellend, insofern, als die Intensität der ausgesandten Welle am Rande der Mündungsöffnung relativ klein ist, verglichen mit der an dem Mittelpunkt der öffnung, und die Phasenverteilung über die öffnung ist gewöhnlich nicht gleichförmig. Die unerwünschte Amplitudenveränderung und Phasenverteilung entstehen unzweifelhaft in der Mündungsöffnung durch die Überlagerung von verschiedenen Wellen mit ungleichartiger Phasenlage, welche sich in dem Horn fortpflanzen. Zur Veranschaulichung: Ein sektorförmiges, sich in der Ebene der magnetischen Feldstärke (/f-Ebene) nach außen erweiterndes Horn hat aus Gründen der Symmetrie keine Wellen gerader Ordnung, aber kann mehrere ungeradzahlige Wellenformen haben, so z. B. die H₁₀-, H₃₀- und die /^„-Wellen, und diese Wellen können ungünstige Phasen- und Amplitudenbeziehungen in der Mündungsöffnung haben. Weiter, die sektorförmigen Hörner, die vormals zur Erregung eines passiven Fächerstrahlelementes angewandt wurden, z.B. eines rechteckigen oder eines elliptisch-parabolischen Reflektors, haben zwei getrennte Phasenzentren oder Brennpunkte, und von hier aus ist die Phasenverteilung in der Mündungsöffnung gestört^ Genauer, der Brennpunkt für die der Längsausdehnung der Mündungsöffnung des sektorförmigen Hornes entspre-

chende Ebene liegt an der Halsöffnung des Hornes, während der Brennpunkt für die der Querausdehnung der Mündungsöffnung entsprechende Ebene an der Mündungsöffnung liegt, und, da diese öffnungen räumlich einen Abstand gleich der Axiallänge des Hornes haben, ist die Wellenfront, welche aus der Mündungsöffnung herauskommt, nicht eben. Die oben erwähnten Hörner haben keine ausreichende Richtwirkung für ihre Größe. Demgemäß erscheint ίο es wünschenswert, einen relativ kleinen Hornstrahler zu bekommen, welcher zum Gebrauch mit einem passiven Fächerstrahlglied geeignet ist und welcher frei von den Nachteilen ist, die den bekannten Hornstrahlern anhängen.

Es wird mit der Erfindung beabsichtigt, einen Hornstrahler mit hoher Richtwirkung zu erhalten.

Ferner ist ein Ziel dieser Erfindung, in einem Hornstrahler eine relativ eben herauskommende Wellenfront von weitgehend gleichförmiger Amplitude zu erhalten. Ein anderes Ziel dieser Erfindung ist, in einem Hornstrahler eine Mehrzahl von Schwingungsformen in einer vorteilhaften Weise zu kombinieren.

Noch ein anderes Ziel dieser Erfindung ist, einen Hornstrahler mit starker Richtwirkung zu erhalten, welcher besonders geeignet ist zum Gebrauch mit einem passiven Fächerstrahlelement (Spiegel).

Ausgangspunkt der Erfindung ist ein Sende- oder Empfangshornrichtstrahler mit dielektrischer Leitung für kombinierte Rohrwellenformen, wobei eine erste dielektrische Leitung nur eine der Komponenten der kombinierten Welle leitet und zu einer zweiten dielektrischen Leitung führt, die an die erste Leitung angeschlossen ist und sämtliche Komponenten der kombinierten Welle sich ausbilden läßt. Erfindungsgemäß wird die Länge der zweiten Leitung so bemessen, daß unter Phasenverschiebung der Wellenkomponenten eine praktisch ebene Wellenfront an der Mündungsöffnung entsteht.

Bei einer Ausführungsform der Erfindung ist ein Kasten- oder nicht nach außen sich erweiternder Hornstrahler als rechteckige dielektrische Leitung ausgebildet mit einer großen Hornmündungsöfmung an einem Ende und mit einer Wand am anderen Ende, die eine eine Durchgangsöffnung bildende Iris enthält. Eine kleine rechteckige Wellenleitung verbindet die Durchgangsöffnung mit einem Sender oder Empfänger. Angenommen, es werden H-Wellen benutzt, und unter der Betrachtung nur der ungeraden Wellen der //-Ebene, ist die Dimension der Leitung quer zur //-Ebene genügend klein, um nur die Zf₁₀-WeIIe zuzulassen, wohingegen die entsprechende Dimension des Kastens selbst groß genug ist, beide, die Zi₁₀- und die H₃₀-WeIIe, sich ausbilden zu lassen. Die Länge des Kastens und das Verhältnis der Dimensionen der //-Ebene beider Leitungen werden kritisch ausgewählt, so daß die zwei Wellen sich in der Hornmündungsöffnung verbinden, um eine im wesentlichen ebene Wellenfront zu bilden.

Die Erfindung ist besser zu verstehen durch die folgenden Erläuterungen, die in Verbindung mit den Zeichnungen gebracht werden, in denen die in der Beschreibung benutzten Bezugsziffern eingetragen sind. In diesen ist

Fig. ι eine perspektivische Ansicht eines Kastenoder Zweiwellenhornstrahlers, aufgebaut im Einklang mit der Erfindung;

Fig. 2, 3, 4 sind Schwingungsdiagramme, und

Fig. 5 ist eine Amplitudenkurve (alles zur Erklärung des Aufbaues von Fig. 1);

Fig. 6 ist eine perspektivische Ansicht einer anderen Verkörperung der Erfindung;

Fig. 7 ist eine perspektivische Ansicht von einer Verkörperung der Erfindung, enthaltend einen Fächerstrahlreflektor und ein Zweiwellenhorn für Vorderseitenspeisung;

Fig. 8 ist eine Querschnittsansicht in der //-Ebene des Zweiwellenhornes für Vorderseitenspeisung, welches in dem System von Fig. 7 benutzt wird;

Fig. 9 und 10 sind gemessene Richtcharakteristiken für das System von Fig. 7; 8p

Fig. 11 ist eine perspektivische Ansicht einer Verkörperung der Erfindung, enthaltend einen Fächerstrahlreflektor und ein Zweiwellenhorn für Rückseitenspeisung ;

Fig. 12 und 13 sind entsprechende Querschnittsansichten in der E- und //-Ebene von dem Zweiwellenhorn für Rückseitenspeisung, welches in dem System von Fig. 11 benutzt ist, und

Fig. 14 und 15 sind die gemessenen Richtcharakteristiken für das System von Fig. 11.

Bezugnehmend auf Fig. 1 bezeichnet Ziffer 1 eine Übertragungseinrichtung, beispielsweise einen Sender oder Empfänger, und Ziffer 2 bezeichnet eine relativ kleine rechteckige dielektrische Leitung mit offenem Ende, die damit verbunden ist und welche eine Achse 3 hat. Die Leitung 2 enthält zwei Querwände 4, 5, zwei enge parallele metallische Längswände 6 und 7 und das dielektrische Medium 8, welches von den vorher besagten vier Wänden umschlossen wird. Das Medium ist Luft, aber, wie es wohlbekannt ist, können andere dielektrische Substanzen, z. B. feste dielektrische Materialien, an Stelle des Dielektrikums Luft angewandt werden. Die Wände 4 und 5 sind parallel der elektrischen Polarisation E und hier senkrecht zu der magnetischen Polarisation H der //-Wellen, welche durch die Leitung übertragen werden, oder anders angegeben: Die Wände 4, 5 und die Wände 6, 7 sind parallel zu der ZT-Ebene und entsprechend zur //-Ebene.

9 bezeichnet ein Zweiwellenkastenhorn in Form einer relativ großen rechteckigen dielektrischen Leitung mit einer Längsachse 3, Längswänden 10 in der Zs-Ebene, Längswänden 11 in der //-Ebene, einem offenen Ende 12, welches die Hornmündungsöffnung bildet, und einer End- oder Durchgangswand 13 mit einer zentralen Iris 14, welche eine Durchgangsöffnung bildet. Das Zweiwellenhorn 9 ist direkt verbunden mit der Leitung 2, wobei die Iris 14 und das offene Ende der Leitung 2 zusammenfallen. Wie auf der Zeichnung gezeigt, haben die Wände 4 und 10 gleiche Dimensionen c in der /f-Ebene, wohingegen die Dimensionen W₁ in der //-Ebene der Leitung 2 kleiner ist als die entsprechende Dimension w₂ des Hornes 9. Wie anschließend erklärt wird, hat jede der Dimensionen W₁ und w₂ vorzugsweise, aber nicht notwendig, Minemal- und Maximalwerte, gemessen in Wellen-

längen A₀, in dem dielektrischen Medium Luft (8), d. h. in dem freien Raum; dabei ist das Verhältnis

R = -¹- (i)

der vorher genannten Dimensionen wichtig; ebenso ist die Wahl der Axiallänge L des Zweiwellenhornes 9 kritisch.

Die Dimensionen W₁ und W₂ werden vorzugsweise im Einklang mit den folgenden Beziehungen gewählt:

3 ^o ^ ^ A₀ , .

(3)

Wenn wir in der ZZ-Ebene die Wellen ungerader Ordnung (erste Fußnotenzahl) betrachten, führt die Leitung 2 nur eine Zf₁₀-WeIIe und die Leitung oder das Horn 9 führt beide Wellen, H₁₀ und H₃₀. In anderen Worten: die Dimension W₁ in der //-Ebene der Leitung 2 ist vorzugsweise nicht groß genug, die Existenz von //-Wellen höherer Ordnung, also beispielsweise H₃₀ und H₅₀, zuzulassen, aber die Dimension W₂ der //-Ebene des Hornes 9 ist hinreichend groß, die H₁₀- und die H₃₀-Wellen zu unterstützen. Die Dimensionw_z des Hornes 9 kann irgendeinen praktischen maximalen Wert haben; es soll aber gewöhnlich

5 A₀

sein, wobei die ungeraden ZZ-Wellen, welche von höherer Ordnung als die H₃₀-Wellen sind, nicht durch das Horn aufrechterhalten werden. Wie unten ausgeführt, wird das Horn, wenn

w > ^5λ°

² 2

(5)

ist, höhere Wellen, z. B. die ZZ₅₀- und die ZZ₇₀-WeIIe begünstigen, und um die gewünschten Phasen- und Amplitudenverteilungen in der Hornmündungsöffnung zu erhalten, muß das Horn 9 genau dimensioniert sein. ZZ-Wellen geradzahliger Ordnung, z. B. die H₂₀-Welle, können sich in der Leitung 2 oder dem Horn 9 nicht ausbilden, da diese dielektrischen Wege symmetrisch zu einer die Achse 3 enthaltenden £-Ebene sind. Daher

so daß eine vollständige Welle in der ZT-Ebene in der Leitung 2 oder in dem Horn 9 nicht aufrechterhalten wird.

Bezugnehmend nun auf die Fig. 2, 3 und 4 und in Betrachtung der Arbeitsweise der Übertragung, tritt eine ZZ₁₀-WeIIe 15 von relativ großer Amplitude in der Leitung 2 (Fig. 2), in das Zweiwellenhorn 9 durch die Durchgangsöffnung 14 ein und erzeugt an der Verbindungs- oder Endwand 13 eine ZZ₁₀-WeIIe 16 von kleinerer Amplitude (Fig. 3), und auf Grund der Größe der Dimension W₂ und der plötzlichen Erweiterung (von W₁ auf W₂) in der Dimension der ZZ-Ebene bildet sich eine ZZ₃₀-WeIIe 17 von kleiner Amplitude aus.

Da die Wellen 16 und 17 von der Welle 15 abgeleitet sind, ist die Summe der Amplituden der Wellen 16 und 17 angenähert gleich der Amplitude der Welle 15. An der Verbindungswand 13 können sich auch andere Wellen ungerader Ordnung ausbilden, abhängig von dem Wert von w_z, aber der Einfachheit halber wird angenommen, daß W₂ kleiner als ⁵/₂ X₀ ist und daß nur die H₁₀- und die /Z₃₀-WeIIe in dem Horn 9 existieren. Daher haben an der Verbindung 13 die mittlere Halbwelle der /Z₃₀-WeIIe 17 und die nur allein bestehende Halbwelle der /Z₁₀-WeIIe 16 ähnliche Phasen oder Vorzeichen, beispielsweise positive, und dementsprechend haben die beiden negativen Halbwellen der /Z₃₀-WeIIe 17 an den beiden Enden eine entgegengesetzte Phase oder Polarität gegenüber der /Z₁₀-WeIIe 16. Hier sind, allgemein gesprochen, die Wellen 16 und 17 am Durchgang 13 in entgegengesetzter Phase; daher

A₃ ^A = ^r

^Al

(7)

wo A₁ die Amplitude der /Z₁₀-WeIIe 16, A₃ die Amplitude der /Z₃₀-WeIIe 17 und A das Amplitudenverhältnis der beiden Wellen ist. An dem Durchgang 13 ist also die Wellenfront 18 in der //-Ebene (Fig. 3), welche sich aus der algebraischen Addition der Wellen 16 und 17 ergibt, mehr krummlinig oder konvex als linear. go

Die Phasengeschwindigkeiten für die zwei Wellen in dem luftgefüllten Horn sind

2 W₉

V_x =

(3

(8)

(9)

2 W₀

wo V₁ die Phasengeschwindigkeit der ZZ₁₀-WeIIe 16, V₃ die Phasengeschwindigkeit der ZZ₃₀-WeIIe 17, F₀ die Phasengeschwindigkeit im freien Raum ist.

Auch ist

-p-i. (.0

wo X₁ die Wellenlänge in der Leitung bei der H₁₀-Welle 16 und A₃ die Wellenlänge in der Leitung bei der ZZ₃₀-WeIIe 17 ist.

Um eine relativ ebene Wellenfront in der Mündungsöffnung 12 des Hornes 9 zu erzielen, muß die Axiallänge L des Hornes so sein, daß sie eine relative Phasenverschiebung von 180° zwischen den beiden Wellen 16 und 17 erzeugt, d. h.

L =

A₁A₃

2(A₃-A₁)

A₀)²

Entsprechend sind an der Hornmündungsöffnung 12 iss (Fig. 4) die beiden äußeren Halbwellen der ZZ₃₀-WeIIe 17

und die einzige Halbwelle der /T₁₀-WeIIe 16 von gleichen Vorzeichen, die mittlere Halbwelle der Welle 17 also von entgegengesetztem Vorzeichen bezüglich der Welle 16, d. h. die beiden Wellen sind in Phasen-Übereinstimmung in der Mündungsöffnung 12 auf Grund der kritischen Auswahl der physikalischen Dimension L. Dabei ist das Amplitudenverhältnis A so zu wählen, daß die in der Mündungsöffnung 12 vereinigten Wellen eine ziemlich lineare Wellenfront in der if-Ebene bilden. In der Is-Ebene ist die Wellenfront sowieso angenähert linear in der Mündungsöffnung 12, da die Dimension der £-Ebene klein ist. Infolgedessen ist in der Mündungsöffnung 12 die Wellenfront eben, wodurch in einem Abstand von der öffnung 12 die Front sphärisch wird, so daß das Zweiwellenhom besonders geeignet ist zur Bestrahlung eines parabolischen Reflektors oder einer Brennpunktlinse.

Die Amplituden A₁ und A₃ und das Amplituden-

ao verhältnis A können erhalten werden durch Ausführen einer Fourieranalyse des Feldverlaufs an der Verbindung 13, wobei nur die ersten zwei Glieder betrachtet werden. Das Feld f (x) an der Verbindung oder dem Durchgang 13 kann ausgedrückt werden

»5 f(x) = A₁ cos χ + A₃ cos 3*... A_Pcos px, (13)
wo χ die Amplitude oder Feldstärke und p eine ungeradzahlige ganze Zahl ist.

Die Konstante A_p kann gefunden werden von

A_p =

P (χ) cos (ρχ) dx , (14)

wo f¹ (x) das Feld an der Durchgangsstelle und gleich f (χ) ist. Es mag als

(χ) = cos —

(15)

und

(x) = 0

X = O

X = ^-R 2

angenommen werden, wo R das durch Gleichung (1) gegebene Verhältnis ist. Durch Einsetzen der Werte 1 und 3 an Stelle von p können die Werte von A₁ und A₃ erhalten werden, und da die Wellen höherer Ordnung nicht weitergeleitet werden, geben die beiden ersten Glieder der Gleichung (13) das Feld in dem Zweiwellenhom 9. An irgendeinem Punkt in dem Horn 9 ist das Amplitudenverhältnis A

A — ^a —

i² — ι) (cos — r)

Hier ist das Amplitudenverhältnis A eine Funktion des Verhältnisses R. Die Kurve von Fig. 5 stellt die Beziehung dar, die durch die Gleichung 17 gegeben ist. In der Praxis werden ein Verhältnis 2? und dätwüf ein Verhältnis A so ausgewählt, daß der Mittelteil djir Wellenfront 19 (Fig. 4) etwas konvex oder eingedruckt ist, wodurch optimale Amplitude und verhältnisrrtftÖig kleine Nebenmaxima erhalten werden. Während^ Wie durch Fig. 5 gezeigt, R und A irgendeinen praktischen Wert größer als ο und kleiner als 1 haben mögen¹, ist ein Wert von R in der Größenordnung 0,4 bis σ,ίί entsprechend einem Wert von A in der Höhe von 0,7 bis 0,2 besonders zufriedenstellend.

Beim Empfang ist die Arbeitsweise auf Grtind des Reziprozitätstheorems das Gegenteil von dfef Wirkungsweise bei der Sendung. Die einfallende Welle erzeugt A₁₀- und H₃₀-Wellen mit ähnlicher Phasenlage in der Mündungsöffnung des Homes 12. Auf Grund der Länge L des Homes werden diese Wellen in entgegengesetzte Phasenlage an der Durchgangsöffnung 14 gebracht, und eine starke H₁₀-WeIIe wird in die Leitung 2 eingeführt und dem Empfänger 1 zugeleitet. Wie in Fig. 6 gezeigt, können die Wände 10 des Zweiwellenhornes 9 und allenfalls auch die Wände 11 sich nach außen erweitern. In Strahlersystefnen.welche ein passives Glied, beispielsweise einen parabolischen Reflektor oder eine Linse und ein primäres Zweiwellenhom enthalten, kann die Erweiterung vorteilhaft angewandt werden, um eine optimale Energieversorgung des passiven Gliedes zu sichern.

Bezugnehmend auf die Fig. 7 und 8 enthält das Strahlersystem 20 einen quasielliptischen parabolischen Reflektor 21 und ein Zweiwellenhom 22 mit einer öffnung. 23 bezeichnet die Achse des Reflektors 21 und des Zweiwellenhornes 22, angebracht in dem Brennpunkt des Reflektors. Die Projektion des Reflektorumfangs auf eine Ebene senkrecht zur Reflektorachse ist eine Ellipse. Der quasielliptische Umriß des Reflektors scheidet die sogenannten Eckennebenmaxima aus, welche in den Richtcharakteristiken der i°o üblichen rechteckigen parabolischen Reflektoren vorhanden sind. Das Horn 22 hat eine Mündungsöffnung 24 und ist durch eine Iris 25 mit einer dielektrischen Leitung 26 verbunden. Die Dimension der Iris 25 in der £-Ebene ist etwas kleiner als diejenige der Leitung !°5 26. Die /f-Ebenendimension W₁ der Iris 25 und die i7-Ebenendimension w_% des Homes 22 sind genau ausgewählt, wie in der Verbindung mit Fig. 1 erläutert. Die Leitung 26 ist mit einer Übertragungsanordnung 1 verbunden, welche als Stütze für den Reflektor 21 dient. Ein dielektrisches Fenster 27 ist nahe der Mündungsöffnung 24 des Zweiwellenhornes 22 angebracht, und es ist steif gesichert an dem Horn durch die metallischen Glieder 28 und die Bolzen 29. 30 bezeichnet einen Abstimmstöpsel in der Leitung 26, und 31 bezeichnet ein schräges metallisches Glied oder Ellbogen in der Leitung 26. Wie in Fig. I bezeichnet der Bezugsbuchstabe L die wirkliche Länge des Zweiwellenhornes 22. Die Phasengeschwindigkeit in Luft ist verschieden von der in dem Fenster, so daß, wenn das iao Fenster dick ist, diese Differenz in die Rechnung bei der Bestimmung des Wertes von L hineingenommen werden muß. In der Praxis ist das Fenster gewöhnlich relativ dünn, so daß die oben erwähnte Differenz in den Geschwindigkeiten bei der Bestimmung von L nicht betrachtet zu werden braucht.

Die Wirkungsweise des Strahlersystems 20 (Fig. 7 und 8) ist verständlich beim Betrachten der oben gegebenen Beschreibung. Eine Zi₁₀-WeIIe wird in der Leitung 26 durch die Anordnung 1 erzeugt, und die Energie erscheint nach Passieren der Iris 25 in dem Horn 22 in der Form der zwei Wellen H₁₀ und H₃₀. Auf Grund der kritischen Hornlänge L und des ausgewählten Verhältnisses '' erzeugen die zwei Wellen

eine ebene Front in der Mündungsöffnung des Zweiwellenhornes 22. Da die Wellenfront in der Mündungsöffnung ziemlich eben ist, ist die Wellenfront, wenn sie den Reflektor erreicht, ziemlich sphärisch, wie es erwünscht ist. In anderen Worten: Die Mündungsöffnung ahmt eine punktförmige Quelle nach. Der Strahl, welcher durch das Zweiwellenhorn 22 erzeugt wird, ist horizontal gefächert, wobei der Strahl in der £-Ebene breiter ist als in der //-Ebene. Er ist deshalb geeignet zur optimalen Bestrahlung des quasielliptischen Reflektors 21, welcher einen vertikalen Fächerstrahl erzeugt, wobei die kleinere Achse des Reflektors 21 parallel zu der //-Ebene und die größere Achse parallel zu der Zs-Ebene ist. Während in Fig. 7 die E- und //-Ebenen horizontal und vertikal sind, können sie natürlich auch umgekehrt werden oder andere Orientierungen haben. Es möge hier bemerkt werden, daß die Gestalt der Wellenfront, welche auf den Reflektor trifft, in erster Linie von der relativen Phasenlage der verschiedenen kleinen Wellen abhängt.

Bezugnehmend auf die Fig. 9 und 10 bezeichnen die Bezugsziffern 32 und 33 die gemessenen Richtcharakteristiken der E- und //-Ebene eines Zweiwellenhornes 22, das auf einer Wellenlänge von 3,2 cm untersucht wurde. Die Ziffern 34 und 35 bezeichnen die gemessenen Charakteristiken in der E- und //-Ebene für das komplette System, enthaltend ein Horn 22 und einen quasielliptischen Reflektor 21, wie Fig. 7 zeigt.

In jeder der Charakteristiken bezeichnet die Ziffer 36

das Hauptmaximum, Ziffern 37 bezeichnen die Nebenmaxima, und die Ziffer 38 bezeichnet die Halbwertwinkelbreite des Hauptmaximums. Wie in Fig. 9 gezeigt, sind die Halbwertsbreiten 38 der Hauptmaxima 36 der E- und //-Ebenen-Charakteristiken 32 und 33 ungefähr 70 und 21 Grad, und die Strahlung des Hornes ist, wie oben festgestellt, fächerförmig. Verglichen mit den Fächerstrahlen von Speisungshörnern der früheren Art ist der Fächerstrahl ausgesprochener, das heißt, das Verhältnis der Maximumbreite ist größer. Hier ist das Zweiwellenhorn besonders geeignet für den Gebrauch mit einem elliptischen Reflektor, der eine ausgesprochene Fächerstrahlcharakteristik hat, d. h. einen elliptischen Reflektor, der ein relativ großes Verhältnis der größeren zur kleineren Achse, z. B. ι : 3 bis 1 : 5, besitzt. Die Nebenmaxima 37 der Horncharakteristiken 32 und 33 sind 15 Dezibel niedriger und daher vernachlässigbar. Wie in Fig. 10 gezeigt, sind die Halbwertsbreiten 38 der Hauptmaxima 36 der Charakteristiken 34 und 35 der E- und //-Ebene für das ganze System 2,2 und 5 Grad, und der Strahl ist daher ebenfalls fächerförmig. Der Reflektorfächerstrahl Fig. 10 ist in gewissem Sinne das Gegenteil von dem Hornfächerstrahl Fig. 9, da in Fig. 9 der Strahl in der /T-Ebene breit und in der //-Ebene eng ist, während in Fig. 10 der Strahl in der Ε-Ebene eng und in der //-Ebene breit ist. Die Nebenmaxima 37 der Charakteristiken 34 und 35 sind 19,5 Dezibel niedriger und daher unbedeutend.

Bezugnehmend auf die Fig. 11, 12 und 13 enthält das Strahlersystem 40 einen quasielliptischen Reflektor 21 und ein Zweiwellenhorn 41 mit zwei öffnungen. Das Horn 41 ist in dem Brennpunkt des Reflektors angeordnet und ist verbunden mit einer dielektrischen Leitung 26 mit rückwärtiger Speisung, die eine H-Ebenendimension W₁ besitzt. Das Horn 41 schließt das offene Ende der Leitung 42 ein und enthält die drei Platten 43, 44 und 45, die Gummidichtung 46, die dielektrische Platte 47 und die Platte 48, alle sicher gehalten durch Schrauben 49. Die Platten 43, 44, 45 und 48 sind mit leitenden Oberflächen versehen und dementsprechend aus Messing hergestellt. Ziffer50 bezeichnet eine Resonanzkammer, und Ziffern 51 und 52 bezeichnen zwei kleine dielektrische Leitungen, wobei jede eine Hornmündungsöffnung 53 und eine //-Ebenendimension W₂ hat. Die dielektrische Platte 47 erstreckt sich über beide kleine Leitungen 51 und 52. Ziffer 54 bezeichnet einen Stöpsel mit Gewinde zum Abstimmen der Kammer 50, und die Ziffern 55 bezeichnen reflektierende Keile, angeordnet in den Schlitzen 56 und angeheftet an die Decken- und Bodenwände der Leitung 26. Wie auf der Zeichnung dargestellt, erstreckt sich die kritische Hornlänge L von dem offenen Ende der Leitung oder der Durchgangsöffnung bis zu der Mündungsöffnung 53. Wie in den vorher beschriebenen Verkörperungen unterscheidet sich die Länge L, gemessen in Wellenlängen für die /Z₁₀-WeIIe in der Leitung, um eine halbe Wellenlänge oder einem Vielfachen davon von der Länge, gemessen in Wellenlängen für die Zi₃₀-WeIIe in der Leitung. Im Betrieb des Systems von Fig. 11 wird eine /Z₁₀-WeIIe in der Leitung 42 erzeugt, und dieEnergie erscheint nach dem Passieren der Iris oder des offenen Endes in jeder der Leitungen 51 und 52 in der Form von zwei Wellen H₁₀ und H₃₀. Auf Grund der kritischen Länge L und des ausgewählten Verhältnisses

² erzeugen die beiden Wellen eine im wesentlichen

ebene Wellenfront in jeder der beiden Hornmündungsöffnungen 53, und eine sphärische Wellenfront wird gegen den Reflektor 21 geworfen. Die Keile 55 arbeiten so, daß sie die Wellenzüge, die durch die öffnungen ausgesandt werden, gegen die äußersten Randteile der linken und der rechten Hälfte des Reflektors richten. Beim Empfang wird die entgegengesetzte Wirkung erhalten.

Bezugnehmend auf die Fig. 14 und 15 bezeichnen die Ziffern 57 und 58 die gemessenen Richtcharakteristiken der Zi-Ebene und //-Ebene eines Zweiwellenhornes 41 für Rückseitenspeisung, welches in Einklang mit den Fig. 11, 12 und 13 gebaut und auf einer Wellenlänge von 3,2 cm geprüft worden ist, und die Ziffern 59 und 60 bezeichnen entsprechend die gemessenen Charakteristiken in der E- und Η-Ebene für das vollständige System 40. Wie in Fig. 14 gezeigt, betragen die Halbwertsbreiten 38 der Hauptmaxima der Zweiwellencharakteristiken 57 und 58 der E- und H-Ebene etwa 20 und 50 Grad, und der Hornstrahl ist fächer-

förmig. Die Nebenmaxima 37 der Charakteristiken 57 und 58 sind etwa 17 Dezibel niedriger und daher vernachlässigbar.

Wie in dem Falle des Zweiwellenhornes mit Vorderseitenspeisung 22 (Fig. 7), ist das Zweiwellenhorn 41 mit Rückseitenspeisung (Fig. 11) besonders geeignet für den Gebrauch mit einem elliptischen Reflektor, der ein großes Verhältnis der größeren zur kleineren Achse hat, z. B. 1:3 bis 1 : 5. Wie in Fig. 15 gezeigt, betragen die Halbwertsbreiten 38 der Hauptmaxima der E- und //-Ebenencharakteristiken 59 und 60 für das komplette System 2 und 5,1 Grad, und der Strahl ist daher ebenfalls fächerförmig. Die Nebenmaxima 37 der Charakteristiken 59 und 60 sind über 20 Dezibel niedriger und daher vernachlässigbar.

Obwohl die Erfindung in Verbindung mit gewissen Aufbauten erklärt wurde, soll sie nicht auf die beschriebenen Aufbauten beschränkt sein, insofern als andere Apparaturen angewandt werden können zur erfolgreichen Anwendung der Erfindung.

Claims (9)

1. PATENTANSPRÜCHE:

   i. Sende- oder Empfangshomrichtstrahler mit dielektrischer Leitung für kombinierte Rohrwellenformen, wobei eine erste dielektrische Leitung nur eine der Komponenten der kombinierten Welle leitet und zu einer zweiten dielektrischen Leitung führt, die an die erste Leitung angeschlossen ist und sämtliche Komponenten der kombinierten Welle sich ausbilden läßt, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge der zweiten Leitung so bemessen ist, daß unter Phasenverschiebung der Wellenkomponenten eine praktisch ebene Wellenfront an der Mündungsöffnung entsteht.
2. 2. Richtstrahler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die kombinierte Welle aus H₁₀- und H₉₀-Wellen zusammengesetzt ist und die erste dielektrische Leitung nur die i/₁₀-Welle überträgt.
3. 3. Richtstrahler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung zwischen der ersten und zweiten dielektrischen Leitung aus einer Endwand mit einer Durchgangsöffnung besteht, wobei das Verhältnis der //-Ebenendimension der Durchgangsöffnung zu der //-Ebenendimension der Endwand die Größenordnung von 0,4 bis 0,8 hat, wodurch das Verhältnis der //,„-Amplitude zu der //₃₀-Amplitude im wesentlichen zwischen 0,7 und 0,2 zu liegen kommt.
4. 4. Richtstrahler nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die dielektrischen Leitungen, die Mündungsöffnung und die Durchgangsöffnung rechteckigen Querschnitt haben, und die zweite Leitung wenigstens ein Paar gegenüberliegende, sich nach außen erweiternde Wände aufweist.
5. 5. Richtstrahler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Brennpunkt des Hornstrahlers mit dem Brennpunkt eines Spiegelreflektors zusammenfällt.
6. 6. Richtstrahler nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die erste dielektrische Leitung sich durch den Mittelpunkt und längs der Achse des Spiegelreflektors erstreckt.
7. 7. Richtstrahler nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die erste dielektrische Leitung um den Spiegelreflektor herum verläuft.
8. 8. Richtstrahler nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Spiegelreflektor aus einem parabolischen Reflektor mit einem Brennpunkt und einem quasielliptischen Umfang besteht, wobei das Verhältnis der größeren Achse zu der kleineren Achse des Umfanges die Größenordnung 5 : ι oder 3 : 1 hat, daß ferner die Mündungsöffnung des Hornstrahlers dem Reflektor zuweist und daß die //-Ebenendimension der ersten dielektrischen Leitung und der Mündungsöffnung sich parallel zur kleineren Achse des Reflektors erstreckt.
9. 9. Richtstrahler nach irgendeinem der Ansprüche 5 bis 8, gekennzeichnet durch eine Resonanzkammer, die das Ende der ersten dielektrisehen Leitung einschließt, ferner durch ein Paar Hilfsleitungen, die mit der Resonanzkammer verbunden sind und je eine Strahlöffnung besitzen, welche dem Spiegelreflektor zugekehrt sind.

   Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

   O 2609 12. Sl